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转炉炼钢(图3)
转炉炼钢(图3)
随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高,钢材的应用范围越来越广,同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量,扩大品种,节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下,转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展,打破了传统的转炉炼钢模式。已由单纯用转炉冶炼发展为铁水预处理——复吹转炉吹炼——炉外精炼——连铸这一新的工艺流程。这一流程以设备大型化、现代化和连续化为特点。氧气转炉已由原来的主导地位变为新流程的一个环节,主要承担钢水脱碳和升温的任务了。[]
工艺流程编辑
氧气顶吹转炉炼钢设备工艺,如图4所示。按照配料要求,先把废钢等装入炉内,然后倒入铁水,并加入适量的造渣材料(如生石灰等)。加料后,把氧气喷枪从炉顶插入炉内,吹入氧气(纯度大于99%的高压氧气流),使它直接跟高温的铁水发生氧化反应,除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的
影响而使钢质变脆,以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后,当钢水的成分和温度都达到要求时,即停止吹炼,提升喷枪,准备出钢。出钢时使炉体倾斜,钢水从出钢口注入钢水包里,同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后,可以浇成钢的铸件或钢锭,钢锭可以再轧制成各种钢材。 氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气,它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此,必须加以净化回收,综合利用,以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢;一氧化碳可以作化工原料或燃料;烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外,炼钢时,生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥,含磷量较高的炉渣,可加工成磷肥,等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好,以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛,去硫效率差,昂贵的合金元素也易被氧化而损耗,因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。[45]
我国转炉编辑
年碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在我国唐山钢厂试验成功,并于年投入工业生产。年开始开展小型氧气顶吹转炉炼钢 的试验研究工作,年将首钢试验厂空气侧吹转炉改建成3t氧气顶吹转炉,开始了工业性试验。在试验取得成功的基础上,我国第一个氧气顶吹转炉炼钢车间(2×30t)在首钢建成,于年12月26日投入生产。以后,又在唐山、上海、杭州等地改建 了一批3.5~5t的小型氧气顶吹转炉。年上钢一厂将原有的一个空气侧吹转炉炼钢车间,改建成3座30t的氧气顶吹转炉炼钢车间,并首
首钢30吨氧气顶吹转炉(图5)
首钢30吨氧气顶吹转炉(图5)
次采用了先进的烟气净化回收系统,于当年8月投入生产,还建设了弧形连铸机与之相配套,试验和扩大了氧气顶吹转炉炼钢 的品种。这些都为我 国日后氧气顶吹转炉炼钢技术的发展提供了宝贵经验。此后,我国原有的一些空气侧吹转炉车 间逐渐改建成中小型氧气顶吹炼钢车 间,并新建了一批中、大型氧气顶吹转炉车 间。小型顶吹转炉有天津钢厂20t转炉、济南钢厂t转炉、邯郸钢厂t转炉、太原钢铁公司引进 的50t转炉、包头钢铁公司50t转炉、武钢50t转炉、马鞍山钢厂50t转炉等;中型的有鞍钢0t和0t转炉、攀枝花钢铁公司t转炉、本溪钢铁公司t转炉等;20世纪80年代宝钢从日本引进建成具70年代末技术水平的t大型转炉3座、首钢购入二手设备建成t转炉车间;90年代宝钢又建成t转炉车间,武钢引进转炉,唐钢建成0转炉车间,重钢和首钢又建成80t转炉炼钢车间;许多平炉车间改建成氧气顶吹转炉车间等。到年我国氧气顶吹转炉共有座,其中t以下的转炉有8座,(50~90t的转炉有25座),00t的转炉有23座,t以上的转炉有10座,最大公称吨位为t,顶吹转炉钢占年总钢产量的82.67%。[6]
炼钢原料编辑
转炉炼钢的原材料分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金,非金属料包括造渣料、熔剂、冷却剂,气体包括氧气、氮气、氩气、二氧化碳等。非金属料是在转炉炼钢过程 中为了去除磷、硫等杂质,控制好过程温度而加入的材料。主要有造渣料(石灰、白云石),熔剂(萤石、氧化铁皮),冷却剂(铁矿石、石灰石、废钢),增碳剂和燃料(焦炭、石墨籽、煤块、重油)。
品种质量编辑
氧气顶吹转炉炼钢钢的品种和质量
钢中气体和夹杂物是评价钢的冶金质量的主要指标。氧气顶吹转炉炼钢反应速率快,沸腾激烈,所以钢中H、N、O含量较低,[H]为(3~5)×%,[N]为(20~40)×%,低碳钢[O]为0.06%~0.10%。夹杂物和脱氧及凝固操作有关。影响顶吹转炉钢含氮量的重要因素是氧气纯度,由表4数据可以看出。所以用于转炉炼钢的氧气应该是99%以上的纯氧。
低碳钢是转炉炼钢的主要产品。由于转炉脱碳快,钢中气体含量低,所以钢的塑性和低温塑性好,有良好的深冲性和焊接性能。用转炉钢制造热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、汽车板、冷弯型钢、低碳软钢丝等,都具有良好的性能。
转炉冶炼中、高碳钢虽然有一些困难,但也能保证钢的质量。转炉钢制造的各种结构钢、轴承钢、硬钢丝等都已广泛使用。冶炼高碳钢的困难是拉碳和脱磷。在C>O.2%时靠经验拉碳很难控制准确,如果有副枪可借副枪控制,没有副枪时需要炉前快速分析,这就耽误了时间。高碳钢终点(FeO)低,脱磷时间短,因此需要采用双渣操作,即在脱碳期开始时放掉初期渣,把前期进入渣中的磷放走,然而双渣操作损失大量热量和渣中的铁,没有特殊必要不宜采用。增碳法是冶炼中、高碳钢的另一种操作法,这时吹炼操作和低碳钢一样,只是在钢包内用增碳剂增碳,使含碳量达到丘冈绅的要求。增碳剂为焦炭,石油焦等。中碳钢的增碳量小,容易完成。高碳钢增碳要很好控制,但轨钢、硬线等用增碳法冶炼可以保证质量合乎要求。
转炉冶炼低合金钢没有特殊困难。冶炼合金钢时,因为合金化需要加入钢包的铁合金数量大。会降低钢水温度,而过分提高出钢温度又使脱磷不利。所以冶炼合金钢应与炉外精炼相结合.用钢包炉完成合金化。另外,随着对钢的成分的控制要求不断严格,为减少钢性能的波动,要求成分范围越窄越好。这也需要在钢包精炼时进行合金成分微调的操作。
顶吹转炉冶炼超低碳钢(C<0.03%)尚有困难。首先因为在临界含碳量以下,脱碳速率下降,熔池搅拌减弱,加强供氧只能促使铁氧化而不能使碳去除。其次,[%C][%O]=0.,当[%C]=0.01时,[%O]=0.25,已经是[0]的饱和浓度,也就是说0.01%C是脱碳的理论极限。如果要进一步脱碳,必须降低气相的CO分压,这需要采用炉外精炼的方法来完成。
主要技术经济指标以0~t转炉为例,主要技术经济指标如下:
冶炼周期
30min
其中:吹氧时间
16~20min
氧气消耗
48~58m3t
钢铁料消耗
~10kgt
废钢比
%~30%
石灰石消耗(包括白云石)
kgt
萤石消耗
0.0~3.0kgt
铁矿石消耗
30~50kgt
炉衬耐火材料消耗
3~7kgt
电耗
9~12kw·ht
年产量(单位公称吨位)
0~t